NET12第5章：介质访问控制子层

1、计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院1复习上一章主要内容复习上一章主要内容 链路、数据链路、相邻结点概念？链路、数据链路、相邻结点概念？ 数据链路层任务？数据链路层任务？ 数据链路控制功能？数据链路控制功能？ 数据链路协议？数据链路协议？ 差错控制编码？差错控制编码？ 差错控制机制？差错控制机制？ INTERNET中有哪些数据链路协议？中有哪些数据链路协议？ HDLC帧结构？帧结构？ PPP帧结构？帧结构？计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院2参考答案参考答案链路、数据链路、相邻结点概念？链路、数据链路、相邻结点概念？ Link:一条无源的点到点物理线路段，中间没有任何其他交换结点。一

2、条无源的点到点物理线路段，中间没有任何其他交换结点。 一条物理通路可包含多个物理线路段一条物理通路可包含多个物理线路段 data link :一条物理通路加上必要的数据传输规程或协议后形成的一条物理通路加上必要的数据传输规程或协议后形成的逻辑连接逻辑连接。 相邻结点：指位于同一物理网段中的两个结点相邻结点：指位于同一物理网段中的两个结点数据链路层任务？数据链路层任务？ 实现网络上两个相邻结点之间的无差错数据传输，也即将有差错的物理线路变实现网络上两个相邻结点之间的无差错数据传输，也即将有差错的物理线路变化成无差错的数据链路。化成无差错的数据链路。数据链路控制？数据链路控制？ 链路管理：数据链路

3、的建立、维持、释放链路管理：数据链路的建立、维持、释放 帧同步：指接收方从收到的帧同步：指接收方从收到的bit流中准确区分出一帧的开始和结束流中准确区分出一帧的开始和结束 流量控制：及时控制发方发送的数据速率，保证收方能及时接收的功能流量控制：及时控制发方发送的数据速率，保证收方能及时接收的功能 差错控制：前向纠错、差错检测（差错控制：前向纠错、差错检测（CRC、奇偶校验码）、奇偶校验码） 帧的透明传输：保证传输的数据比特流是任意的，即不会出现控制字符帧的透明传输：保证传输的数据比特流是任意的，即不会出现控制字符01111110 寻址：提供有效的物理编址与寻址功能，以便确定接收目标。必须保证每

4、帧都寻址：提供有效的物理编址与寻址功能，以便确定接收目标。必须保证每帧都能送到正确的目的站，收方也应知道所收数据帧来自何处。能送到正确的目的站，收方也应知道所收数据帧来自何处。计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层3参考答案参考答案 数据链路协议？数据链路协议？ 为实现数据链路控制功能而制定的规程或规则为实现数据链路控制功能而制定的规程或规则 分面向字符、面向比特两类。分面向字符、面向比特两类。 差错控制编码？差错控制编码？ 差错检测编码：奇偶校验码、差错检测编码：奇偶校验码、CRC循环冗余校验码循环冗余校验码 差错纠正编码：卷积码、汉明码差错纠

5、正编码：卷积码、汉明码 差错控制机制？差错控制机制？ 停止等待停止等待ARQARQ方式方式 连续连续ARQARQ方式：方式：Go-Back-N 协议，选择性重传协议协议，选择性重传协议 INTERNET中有哪些数据链路协议？中有哪些数据链路协议？ SLIP、PPP、PPPoE计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院4参考答案参考答案 HDLC帧结构帧结构 F、A、C、I、FCS、F 零比特填充法实现零比特填充法实现帧的透明传输帧的透明传输 C C：信息帧：信息帧I I、监控帧、监控帧S S、无编号帧、无编号帧U U PPP帧结构帧结构 F、A、C、P、I、FCS、F P(0 x0021 IP数

6、据报、数据报、 0 xC021 LCP数据、数据、0 x8021 NCP数据、数据、0 x0023 OSI网络层数据、网络层数据、 0 x0027 DEC 网络层数据网络层数据) 同步传输时：采用零比特填充法实现帧的透明传输同步传输时：采用零比特填充法实现帧的透明传输 异步传输时：采用字符填充法实现帧的透明传输异步传输时：采用字符填充法实现帧的透明传输计算机科学与工程系计算机科学与工程系5计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层6本章学习要求本章学习要求： 了解：了解：局域网与城域网的主要技术特点局域网与城域网的主要技术特点 掌握：局域网拓扑结构的

7、类型与特点掌握：局域网拓扑结构的类型与特点 理解：理解：IEEE 802参考模型与协议的基本概念参考模型与协议的基本概念 掌握：掌握：Ethernet局域网的基本工作原理局域网的基本工作原理 掌握：高速局域网、交换局域网与虚拟局域掌握：高速局域网、交换局域网与虚拟局域网的基本工作原理网的基本工作原理 理解：无线局域网的基本工作原理理解：无线局域网的基本工作原理 掌握：网桥的基本工作原理掌握：网桥的基本工作原理计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层7主要内容要求主要内容要求 掌握掌握 以太网的特点，以太网成为主流以太网的特点，以太网成为主流LAN技

8、术。技术。 传统以太网、快速以太网、千兆以太网、万兆以太网传统以太网、快速以太网、千兆以太网、万兆以太网 冲突域概念、二层冲突域概念、二层SW和网桥对冲突域的划分。和网桥对冲突域的划分。 LAN组网设备、数据链路层设备组网设备、数据链路层设备 介质访问控制方法：介质访问控制方法：CSMA/CD 决定决定LAN特性的主要技术特性的主要技术 理解理解 IEEE802局域网标准局域网标准 无线局域网无线局域网WLAN的组成及相关标准的组成及相关标准 无线局域网的工作原理无线局域网的工作原理计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层85.1 5.1 局域网与

9、城域网基本概念局域网与城域网基本概念 5.1.1 决定局域网与城域网性能的三要素决定局域网与城域网性能的三要素？ 用于传输网络数据的用于传输网络数据的传输介质传输介质 用于连接网络各种设备的用于连接网络各种设备的网络拓扑结构网络拓扑结构 用于共享资源的用于共享资源的介质访问控制方法介质访问控制方法 三要素决定了网络性能指标三要素决定了网络性能指标 网络传输数据的类型网络传输数据的类型 网络的响应事件网络的响应事件 网络的吞吐率和利用率网络的吞吐率和利用率 网络应用网络应用网络的介质访问控制方法。网络的介质访问控制方法。计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访

10、问控制子层95.1.2 局域网拓扑结构类型与特点局域网拓扑结构类型与特点 网络拓扑结构网络拓扑结构： 总线型总线型 环型环型 星型结构星型结构 树型树型计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层10总线型拓扑构型总线型拓扑构型特点特点： 总线型局域网的总线型局域网的介质访问控制方法介质访问控制方法采用的是采用的是“共享共享介质介质”方式；方式； 所有结点都所有结点都通过网卡通过网卡连接到一条作为公共传输介质连接到一条作为公共传输介质的总线上；的总线上； 总线传输介质通常采用总线传输介质通常采用同轴电缆同轴电缆或或双绞线双绞线； 所有结点都可以通过总线

11、传输介质所有结点都可以通过总线传输介质以以“广播广播”方式方式发送或接收数据发送或接收数据。 因此出现因此出现“冲突（冲突（collision）”是不可避免的；是不可避免的； “冲突冲突”会造成传输失败；会造成传输失败； 必须解决多个结点访问总线的介质访问控制（必须解决多个结点访问总线的介质访问控制（MAC， Medium Access Control）问题。问题。计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层11总线结构与冲突总线结构与冲突 冲突冲突 网络终端通信时，在网络终端通信时，在介质中发生信号重叠介质中发生信号重叠现象。现象。计算机科学与工程学

12、院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层12CSMA/CD示例B向向 D发送数据发送数据,在局域网上只有计算机在局域网上只有计算机D才能接收此数据才能接收此数据 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层13介质访问控制方法要解决以下几个问题介质访问控制方法要解决以下几个问题： 该哪个结点发送数据？该哪个结点发送数据？ 发送时会不会出现冲突？发送时会不会出现冲突？ 出现冲突怎么办？出现冲突怎么办？总线型拓扑的优点总线型拓扑的优点： 结构简单，实现容易；结构简单，实现容易； 易于扩展，可靠性较好。易于扩展，可靠性较好。计算机

13、科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层14环型拓扑构型环型拓扑构型 结点使用点结点使用点点线路连接，构成闭合的物理的环型结构；点线路连接，构成闭合的物理的环型结构； 环中数据沿着一个方向绕环逐站传输；环中数据沿着一个方向绕环逐站传输； 多个结点共享一条环通路；多个结点共享一条环通路； 环建立、维护、结点的插入与撤出。环建立、维护、结点的插入与撤出。 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层15 星型拓扑构型星型拓扑构型 逻辑结构逻辑结构与与物理结构物理结构的关系的关系 物理结构是指物理结构是指LANLAN的

14、外部连接形式的外部连接形式 逻辑结构是指逻辑结构是指LANLAN结点之间的相互关系与介质访问控制方法结点之间的相互关系与介质访问控制方法 逻辑结构属于总线型与环状的逻辑结构属于总线型与环状的LANLAN，在物理结构上也可以是星型，在物理结构上也可以是星型 交换局域网交换局域网(Switched LAN)的物理结构的物理结构 出现了物理结构与逻辑结构统一的星状拓扑出现了物理结构与逻辑结构统一的星状拓扑 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层16树型树型 星型的扩展星型的扩展 具备星型的所有特点具备星型的所有特点计算机科学与工程学院计算机科学与工程学

15、院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层175.1.3 局域网的传输介质与介质访问控制方法局域网的传输介质与介质访问控制方法 1、局域网的常用传输介质、局域网的常用传输介质 同轴电缆同轴电缆 双绞线双绞线 光纤光纤 无线通信信道无线通信信道讨论（这些介质用在什么场合？）讨论（这些介质用在什么场合？）： 双绞线已能用于数据传输速率为双绞线已能用于数据传输速率为100Mbps、1Gbps、10Gbps的高速局域网中；的高速局域网中； 在局部范围内的中、高速局域网中使用双绞线在局部范围内的中、高速局域网中使用双绞线 在远距离传输中使用光纤在远距离传输中使用光纤 在有移动结点的局域网中采用无线

16、技术。在有移动结点的局域网中采用无线技术。计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层182、介质访问控制方法、介质访问控制方法 介质访问控制方法介质访问控制方法 将传输介质的频带有效地分配给网上各站点用户的方法。将传输介质的频带有效地分配给网上各站点用户的方法。 媒体共享技术分类媒体共享技术分类 静态划分信道静态划分信道 FDM、TDM、WDM、CDM 动态媒体接入控制（也称多点接入）动态媒体接入控制（也称多点接入） 随机接入（会产生碰撞）随机接入（会产生碰撞） 受控接入（轮询机制）受控接入（轮询机制） 介质访问控制方法决定着介质访问控制方法决定着L

17、AN的主要性能的主要性能用于用于LAN的典型的典型共享共享介质访问控制方法，主要包括介质访问控制方法，主要包括： 总线结构的带冲突检测的载波监听多路访问总线结构的带冲突检测的载波监听多路访问 (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection ) CSMA/CD方法，方法，由由IEEE802.3规范；规范； 令牌总线令牌总线(Token Bus)，由，由IEEE802.4规范。规范。 环型结构的令牌环环型结构的令牌环(Token Ring)，由，由IEEE802.5规范；规范； 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制

18、子层介质访问控制子层195.1.4 IEEE 802参考模型参考模型 IEEE 802 标准所描述的局域网参考模型与标准所描述的局域网参考模型与OSI参考模型的关系参考模型的关系 ：计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层20LAN的数据链路层的数据链路层 按功能划分为两个子层：按功能划分为两个子层： LLC：逻辑链路控制子层，：逻辑链路控制子层，与介质、拓扑无关；与介质、拓扑无关； MAC：介质访问控制子层，：介质访问控制子层，与介质、拓扑相关。与介质、拓扑相关。 功能分解的目的：功能分解的目的： 将功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的部分将功能

19、中与硬件相关的部分和与硬件无关的部分分开，降低实现的复杂度。分开，降低实现的复杂度。 共享信道共享信道是局域网的典型特征。需要解决介质访是局域网的典型特征。需要解决介质访问控制问控制(MAC)问题。分层可以使帧的传输独立于问题。分层可以使帧的传输独立于介质和介质和MAC方法。方法。计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层21LAN链路层与链路层与OSI链路层的区别链路层的区别 LAN链路支持多重访问，支持组播、广播；链路支持多重访问，支持组播、广播； 支持支持MAC介质访问控制功能；介质访问控制功能； 提供某些网络层的功能，如网络服务访问点、多提供

20、某些网络层的功能，如网络服务访问点、多路复用、流量控制、差错控制路复用、流量控制、差错控制. MAC子层功能：子层功能： 成帧成帧/拆帧，拆帧， 实现、维护实现、维护MAC协议，位差错检测，寻协议，位差错检测，寻址。址。 LLC子层功能：子层功能： 向高层提供向高层提供SAP，建立，建立/释放逻辑连接，差错控制，帧释放逻辑连接，差错控制，帧序号处理，提供某些网络层功能。序号处理，提供某些网络层功能。 LAN对对LLC子层透明子层透明 仅在仅在MAC子层才可见子层才可见LAN的标准的标准(对不同的对不同的LAN标准，标准，区别在区别在MAC子层子层)计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章

21、第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层22LAN对对 LLC 子层是透明的子层是透明的 局 域 网网络层物理层站点 1网络层物理层逻辑链路控制LLCLLC媒体接入控制MACMAC数据链路层站点 2计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层23LAN的物理层的物理层 功能与功能与OSI物理层相同物理层相同 实现比特流的传输与接收以及数据的同步控实现比特流的传输与接收以及数据的同步控制。制。 IEEE802规定了物理层所使用的规定了物理层所使用的信号与编码信号与编码、传输介质、拓扑结构和传输速率传输介质、拓扑结构和传输速率等规范。等规范。 采用采用基带

22、传输基带传输。 数据编码采用数据编码采用曼彻斯特编码、曼彻斯特编码、4B/5B、8B/10B 传输介质可是传输介质可是同轴电缆、双绞线、光纤、无线同轴电缆、双绞线、光纤、无线等等 拓扑结构可是拓扑结构可是总线、星型、树型、环型总线、星型、树型、环型。 传输速率有传输速率有10Mbps、 16Mbps、 100Mbps 、1000Mbps、10Gbps。计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层24LAN的网络层和高层的网络层和高层 网络层网络层 由于由于IEEE 802局域网拓扑结构简单，一般不需中局域网拓扑结构简单，一般不需中间转接，所以网络层的很

23、多功能间转接，所以网络层的很多功能(如路由选择等如路由选择等)是没有必要的，而是没有必要的，而流量控制、寻址、排序、差错流量控制、寻址、排序、差错控制等功能可在数据链路层完成控制等功能可在数据链路层完成，故，故IEEE 802标标准准没有单独设立网络层没有单独设立网络层。 高层高层 局域网的高层尚未定义，一般由网络操作系统局域网的高层尚未定义，一般由网络操作系统（NOS）来实现，如）来实现，如Unix、Windows NT、Netware等。等。计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层25 IEEE 802委员会为局域网制定了一系列标准，它们统委员

24、会为局域网制定了一系列标准，它们统称为称为IEEE 802标准；标准； IEEE 802标准之间的关系：标准之间的关系： IEEE 802 标准标准计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层26IEEE 802 主要标准主要标准 802.1 LAN体系结构、网络管理、网络互联、性能测试体系结构、网络管理、网络互联、性能测试 802.2 - 逻辑链路控制逻辑链路控制LLC 子层功能与服务子层功能与服务 802.3 - CSMA/CD总线介质访问控制协议及物理层规范总线介质访问控制协议及物理层规范 802.4 - Token Bus式介质访问控制协议及物

25、理层规范式介质访问控制协议及物理层规范 802.5 - Token Ring介质访问控制协议及物理层规范介质访问控制协议及物理层规范 802.6 MAN介质访问控制协议及相应物理层规范介质访问控制协议及相应物理层规范 802.7 宽带技术宽带技术 802.8 FDDI（光纤分布数据接口）（光纤分布数据接口） 802.9 综合业务数字局域网（综合业务数字局域网（ISDN） 802.10 LAN安全技术及解密安全技术及解密 802.11 无线无线LAN访问控制子层与物理层的标准访问控制子层与物理层的标准 802.12 高速高速LAN的介质访问控制协议及物理层规范（的介质访问控制协议及物理层规范（1

26、00VG- AnyLAN ） 802.15 ：近距离个人无线网络访问控制子层与物理层的标准：近距离个人无线网络访问控制子层与物理层的标准 802.16：宽带无线城域网访问控制子层与物理层的标准：宽带无线城域网访问控制子层与物理层的标准计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层275.2 Ethernet局域网局域网 5.2.1 Ethernet的发展的发展 Ethernet的核心技术是的核心技术是CSMA/CD介质访问控制方法介质访问控制方法； LAN产生于产生于20世纪世纪60年代末年代末 夏威夷大学为了使各个岛屿之间能够进行网络通信。研制了一个名

27、夏威夷大学为了使各个岛屿之间能够进行网络通信。研制了一个名为为“Aloha”的无线电网络。的无线电网络。随机争用技术起源于随机争用技术起源于ALOHA； LAN发展始于发展始于20世纪世纪70年代年代 1972：美国加州大学贝尔实验室研制的分布计算机系统：美国加州大学贝尔实验室研制的分布计算机系统Newhall环环网，采用令牌环控制技术。网，采用令牌环控制技术。 1973： Xerox公司开发一个实验性网络公司开发一个实验性网络“Alto Aloha”， 1975改名为改名为以太网（以太网（Ethernet），以历史上曾表示传播电磁波的），以历史上曾表示传播电磁波的“以太以太”(ether)来

28、命名，认为来命名，认为“以太以太”对新网络系统来说是个很不错的名字，以太对新网络系统来说是个很不错的名字，以太网就这样诞生了。网就这样诞生了。 以太网采用总线争用结构，属于基带总线局域网，数据率为以太网采用总线争用结构，属于基带总线局域网，数据率为2.94Mbps。 1974：英国剑桥大学研制剑桥环网：英国剑桥大学研制剑桥环网 1977：日本京都大学研制成功光纤局域网：日本京都大学研制成功光纤局域网计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层285.2.1 Ethernet的发展的发展 LAN发展完善于发展完善于20世纪世纪80年代年代 3COM Et

29、hernet。(1980年美国年美国DEC、Intel、 Xerox联合推出联合推出10Mbps以太网以太网DIX V1，1982年修改为年修改为DIX Ethernet V2，成，成为世界上第一个为世界上第一个LAN产品标准产品标准) 令牌环网。令牌环网。IBM公司推出，速率为公司推出，速率为4Mbps和和16Mbps两种两种 。 1983年，年，IEEE802委员会制定了第一个以太网标准：委员会制定了第一个以太网标准：IEEE802.3，数据率为，数据率为10Mbps。 1985年，年，Novell公司推出了专为公司推出了专为PC机连网用的机连网用的NetWare高性能高性能网络网络OS。

30、 LAN高速发展于高速发展于20世纪世纪90年代后期年代后期 LAN的访问、服务、管理、安全、保密等方面进一步完善的访问、服务、管理、安全、保密等方面进一步完善 LAN的速度、带宽高速发展的速度、带宽高速发展(10、100、1000Mbps、10Gbps) 90年代，年代，10Base-T标准使得标准使得Ethernet性能价格比大大提高；性能价格比大大提高； 目前，交换式目前，交换式Ethernet与最高速率为与最高速率为10Gb/s的高速的高速Ethernet的出现，更确立了它在局域网中的主流地位。的出现，更确立了它在局域网中的主流地位。计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章

31、 介质访问控制子层介质访问控制子层295.2.2 Ethernet帧结构与帧发送、接收流程分析帧结构与帧发送、接收流程分析 1. Ethernet数据发送流程的分析数据发送流程的分析 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层30CSMA/CD的发送流程可以概括为的发送流程可以概括为： 先听后发先听后发 边听边发边听边发 冲突停止冲突停止 延迟重发延迟重发 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层31CSMA：载波监听多路访问：载波监听多路访问 CSMA工作原理：工作原理： 发送前监听（先听后说）。每个站

32、点在发送数据之前要发送前监听（先听后说）。每个站点在发送数据之前要监听信道上是否有数据在传送。若有，则此站不能发送，监听信道上是否有数据在传送。若有，则此站不能发送，需等待一段时间后重试。需等待一段时间后重试。 载波监听策略：载波监听策略： 非坚持非坚持CSMA：一旦监听到信道忙，就不再监听；延迟一个：一旦监听到信道忙，就不再监听；延迟一个随机时间后再次监听。随机时间后再次监听。 坚持坚持CSMA：监听到信道忙时，仍继续监听，直到信道空闲：监听到信道忙时，仍继续监听，直到信道空闲。 1-坚持坚持CSMA：一听到信道空闲就立即发送数据：一听到信道空闲就立即发送数据 p-坚持坚持CSMA：听到信道

33、空闲时，以概率：听到信道空闲时，以概率p发送数据（以概率发送数据（以概率1-p延迟一段时间后再发送）延迟一段时间后再发送） CSMA技术不能解决发送中出现的冲突现象。技术不能解决发送中出现的冲突现象。计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层32CSMA/CD介质访问方法介质访问方法 CSMA/CD如何工作？如何工作？ 信道访问方式信道访问方式 所有设备都直接连到同一条物理信道上所有设备都直接连到同一条物理信道上,该信道负责任何两个设该信道负责任何两个设备之间的全部数据传送，因此称信道是以备之间的全部数据传送，因此称信道是以“多路访问多路访问”方式进

34、方式进行操作的。行操作的。 数据单元及成帧数据单元及成帧 站点以帧的形式发送数据，帧的头部含有目的和源点的地址。站点以帧的形式发送数据，帧的头部含有目的和源点的地址。 数据传输数据传输 帧在信道上以广播方式传输，所有连接在信道上的设备随时都帧在信道上以广播方式传输，所有连接在信道上的设备随时都能检测到该帧。能检测到该帧。 接收并确认接收并确认 当目的地站点检测到目的地址为本站地址的帧时，就接收帧中当目的地站点检测到目的地址为本站地址的帧时，就接收帧中所携带的数据，并按规定的链路协议给源站点返回一个响应。所携带的数据，并按规定的链路协议给源站点返回一个响应。计算机科学与工程学院计算机科学与工程学

35、院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层33CSMA/CD工作过程中可能出现的情况工作过程中可能出现的情况 冲突与冲突域冲突与冲突域 信道上有两个或更多的设备在同一瞬间都发送帧，从信道上有两个或更多的设备在同一瞬间都发送帧，从而在信道上帧出现重叠并有差错，这种现象称为冲突。而在信道上帧出现重叠并有差错，这种现象称为冲突。发生冲突的区域，称冲突域。发生冲突的区域，称冲突域。 载波监听载波监听 为减少冲突，源站点发送帧之前，先要监听信道上是为减少冲突，源站点发送帧之前，先要监听信道上是否有其它站点发送的载波信号否有其它站点发送的载波信号,即进行即进行“载波监听载波监听” ， 若信道上有载波

36、信号则推迟发送，直到信道恢复到安若信道上有载波信号则推迟发送，直到信道恢复到安静静(空闲空闲)为止。为止。 冲突检测冲突检测 采用边发送边监听的技术，若监听到干扰信号，就表采用边发送边监听的技术，若监听到干扰信号，就表示检测到冲突，于是就立即停止发送。卷入冲突的站示检测到冲突，于是就立即停止发送。卷入冲突的站点则等待一随机时间，然后准备重发受到冲突影响的点则等待一随机时间，然后准备重发受到冲突影响的帧。帧。计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层34CSMA/CD工作原理工作原理 工作原理：工作原理： 发送前先监听信道是否空闲，若空闲则立发送前先监

37、听信道是否空闲，若空闲则立即发送数据。在发送时，边发边继续监听。即发送数据。在发送时，边发边继续监听。若监听到冲突，则立即停止发送。等待一若监听到冲突，则立即停止发送。等待一段随机时间段随机时间(称为退避称为退避)以后，再重新尝试。以后，再重新尝试。 CSMA/CD可归结为四句话：可归结为四句话： 发前先侦听，空闲即发送，发前先侦听，空闲即发送， 边发边检测，冲突时退避。边发边检测，冲突时退避。计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层35Ethernet结点结点数据发送流程数据发送流程计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控

38、制子层介质访问控制子层36载波侦听过程载波侦听过程 目的：目的：检查是否已经有结点利用总检查是否已经有结点利用总 线在发送数线在发送数据据总线电平跳变与总线忙闲状态的判断总线电平跳变与总线忙闲状态的判断计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层37冲突窗口的概念冲突窗口的概念（载波侦听不能完全消除冲突）（载波侦听不能完全消除冲突）电磁波在电缆中传输速率只有光速的电磁波在电缆中传输速率只有光速的65%65%左右，约左右，约1.951.95* *10108 8m/sm/s1000m1000m的传播延迟约的传播延迟约5us5usD D：总线最大长度，：总线

39、最大长度，V V：电磁波在介质中的传播速度：电磁波在介质中的传播速度2D/V2D/V：定义为冲突窗口：定义为冲突窗口计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层38冲突检测：比较法和编码违例判决法冲突检测：比较法和编码违例判决法特征：两路信号发送时间没有固定关系，即不可能同步特征：两路信号发送时间没有固定关系，即不可能同步当冲突次数超过当冲突次数超过16时，表示发送失败，放弃该帧发送。时，表示发送失败，放弃该帧发送。 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层392. Ethernet v2.0 帧结构帧结构

40、 (DIX) 前导码与帧前定界符字段前导码与帧前定界符字段 目的地址和源地址字段目的地址和源地址字段 类型类型/ /长度字段长度字段 LLC数据字段数据字段 帧校验字段帧校验字段计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层40Ethernet帧结构的讨论帧结构的讨论： 前导码与帧前定界符字段前导码与帧前定界符字段 前导码：前导码：7个字节，个字节，10101010101010比特序列比特序列 帧前定界符：帧前定界符：1字节，字节，10101011 目的地址和源地址字段目的地址和源地址字段 地址字段长度：地址字段长度：6 6个字节个字节 目的地址类型目的

41、地址类型 第第1位为位为0：单一结点地址（：单一结点地址（unicast address） 第第1位为位为1：多点地址（：多点地址（multicast address） 全全1： 广播地址（广播地址（broadcast address）计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层41 长度字段长度字段 帧的最小长度为帧的最小长度为64字节，最大长度为字节，最大长度为1518字节字节 LLC数据字段数据字段 LLC数据字段是帧的数据字段，长度最小为数据字段是帧的数据字段，长度最小为46个字节。少于个字节。少于46个字节，需要填充。个字节，需要填充。 帧校验字段帧校验字段 采用采用32位的位的CRC校验校验 校验的范围是：目的地址、源地址、长度、校验的范围是：目的地址、源地址、长度、LLC数据等字段数据等字段 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层42IEEE 802.3以太网帧结构英文表示0 x0800 IP协议协议0 x8137 IPX协议协议计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介质访问控制子层介质访问控制子层433. Ethernet接收流程接收流程计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院第五章第五章 介